Автореферат (Ресурсосберегающие технологии и технические средства орошения), страница 4

- подача оросительной воды реализуется в соответствии с водопотреблением растений в течение всего вегетационного периода, обеспечивая оптимальную влажность, водновоздушный и температурный режимы почв и воздуха.

- величина гидромодуля в зависимости от климатических условий, благодаря дозированию поливных норм в соответствии с водопотреблением растений за межполивной период, должна быть в пределах 0,8 л/с.га.

- оросительные системы должны быть адаптированы к применению на различных уклонах местности и к изрезанному рельефу.

- конструкции оросительных систем должны обеспечивать возможность модульного их комплектования.

- элементы оросительных систем должны быть взаимозаменяемы.

Глава 3. Экспериментальная проверка теоретических положений.

В главе 3 представлены результаты экспериментальной проверки теоретических разработок по анализу распределения влаги в почве при капельном орошении, микродождевании, импульсном и мелкодисперсном дождевании, а также апробации режимов орошения на опытно-производственных участках.

Для получения достоверной информации о технических параметрах систем малообъемного орошения, а также их отдельных узлов и элементов, исследования проводились преимущественно на модульных участках. Эти участки включали все необходимые элементы систем: головной узел, распределительную сеть первого и второго порядка, увлажнители с водовыпусками, контрольно-измерительные приборы. Таким образом, результаты, полученные при проведении экспериментальных исследований, репрезентативны и для производственных условий.

Экспериментальные исследования, проведенные на опытно-производственных участках, были направлены на определение режима орошения, обеспечивающего предотвращение поверхностного стока и глубинного просачивания оросительной воды. Формирование увлажняемой зоны по длине трубопровода определяет особенности выбора числа капельниц, схемы расположения сети и состав ее элементов. Исследования проводились на наиболее типичной для предгорной зоны категории грунтов - темных среднесуглинистых сероземах. Наблюдения показали, что при подаче поливной нормы одной капельницей на ровной, безуклонной поверхности, наблюдается формирование контура увлажнения в соответствии с эпюрой, приведенной на рисунке 5, с четкими границами глубиной до 1,20 м и диаметром до 1,40 м.

При полосовом увлажнении на таких землях, образовывалась полоса со средней шириной 0,7м. Здесь, при размещении капельниц через 0,5м, наблюдалось равномерное движение фронта влаги по всей полосе до глубины 0,8м.

Таким образом, на безуклонных землях увеличение числа капельниц не приводит к увеличению глубины промачивания почвы, которая соответствует расчетной, а происходит увеличение площади увлажненной поверхности почвы (видимого контура увлажнения). В результате образуется увлажненная полоса без поверхностного стока и глубинного просачивания (рисунок 6).

С целью определения влияния уклона участка на формирование контура увлажнения были проведены модельные исследования на различных уклонах. В качестве примера приведены контуры увлажнения при работе одной капельницы (рисунок 7) на уклоне 0,2.

3

Рисунок 5. Контур увлажнения при работе одной капельницы.

1-капельница, 2-изолинии влажности, 3-растение.

Расстояние, см

Рисунок 6 . Контур увлажнения при работе группы капельниц

1-капельница, 2-изолинии влажности.

Расстояние от капельницы, см

Рисунок 7. Формирование контура увлажнения при уклоне 0,2.

а) через сутки после полива; б) через шесть суток после полива

При уклоне 0,2 диаметр контура увлажнения отличается от теоретически установленного и имеет сильно выраженное смещение в сторону склона. Распределение влаги вверх по склону от капельницы составляло до 0,50 м, а вниз до 2,00 м, середина контура смещена от капельницы на 0,40м, при глубине увлажнения 1,20 м. На поверхности участка наблюдается овальный контур, направленный по уклону. Смещение контура увлажнения в сторону от капельницы (таблица 4, рисунок 8) превышает 1,50...2,00м, что делает затруднительным проведение поливов без специальных приемов, обеспечивающих повышение симметричности контура промачивания.

Таблица 4. Смещение контура увлажнения в зависимости от уклона местности

№ п.п.	Уклон местности, i	Смещение оси контура увлажнения по уклону местности, ∆L, м
		Через сутки	Через 6 суток
1	0,05	0,5	0,6
2	0,12	0,6	0,7
3	0,20	0,8	1,0
При устройстве микротеррасы (лунка) под капельницей
1	0,05	0,0	0,1
2	0,12	0,05	0,15
3	0,20	0,2	0,3

В качестве проверки был заложен дополнительный опыт, где варианты были повторены с подачей воды в микротеррасы, расположенные под капельницей. Микротеррасы выполнены в виде лунки параболической формы диаметром 0,40 м и глубиной 0,20 м.

Экспериментальные данные показали, что при уклонах 0,05 и 0,12 устройство лунок под капельницами позволяет полностью исключить влияние уклона участка и обеспечить формирование симметричного контура увлажнения, соответствующего по размерам зоне распространения основной массы поглощающих корней, в данном случае, виноградной лозы. На уклонах 0,2...0,42 устройство лунок хотя и обеспечивает значительное уменьшение смещения контура в сторону склона, но не исключает его полностью.

а) при i=0,0 б) при i=0,05 в) при i=0,2

∆L ∆L

Рисунок 8. Смещение контура увлажнения при различных уклонах

Для уменьшения количества водовыпусков используют системы микродождевания, где вместо капельниц используют микродождеватели. При работе микродождевателя на поверхности почвы образуется увлажненный контур в виде круга, от которого под действием капиллярных и гравитационных сил происходит распространение влаги вниз и в стороны, образуя контур увлажнения почвы. Распространение контура увлажнения при поливе микродождевателями имеет цилиндрическую форму (рисунок 9). Глубина промачивания составляет 1,0-1,2 м при поливной норме 300м³/га. Использование микродождевания ограничено уклонами 0,1...0,15. При таких уклонах изменение расхода насадок по длине поливного трубопровода не превышает 10...15 %. При больших уклонах неравномерность увлажнения почвенного профиля увеличивается. Полив из микронасадок обеспечивает увлажнение не только почвы, но и приземного слоя воздуха.

0

20

40

60

80

100

120

140

микродождеватель

80 60 40 20 0 20 40 60 80

расстояние, см

Рисунок 9. Распространение влаги в почве от микродождевателя при поливной норме 300 м³/га.

Основная качественная характеристика искусственного дождя – степень равномерности распределения его по орошаемой площади. Агротехническими требованиями к дождевальным машинам и установкам предусмотрено значение коэффициента эффективного полива не менее 0,7. Это означает, что более 70% площади должно быть полито с интенсивностью дождя не менее 0,75ρ_m и не более 1,25 ρ_m. Для определения качества распределения слоя дождя по площади полива на землях с различными уклонами были проведены исследования на участках с уклонами от 0,03 до 0,25. Увеличение расстояния между импульсными дождевателями приводит к снижению равномерности распределения слоя дождя, подаваемого на орошаемую площадь (таблица 5).

Таблица 5. Качество распределения слоя осадков по площади полива

Уклон местности	Расстояние между аппаратами при треугольной схеме их расстановки, м	Коэффициент эффективного полива (от 0,75ρm до1,25 ρm)	Коэффициент избыточного полива (более 1,25 ρm)	Коэффициент недостаточного полива (менее 0,75ρm)
0,03	48´48	0,47	0,27	0,26
	48´45	0,69	0,155	0,155
	45´45	0,67	0,155	0,17
0,07	42´42	0,71	0,2	0,19
	39´39	0,787	0,118	0,095
	51´51	0,46	0,28	0,26
	48´48	0,65	0,13	0,22
0,15	45´45	0,72	0,15	0,13
	42´42	0,511	0,316	0,173
	39´39	0,579	0,207	0,214
	48´48	0,44	0,16	0,4
0,25	45´45	0,61	0,18	0,21
	42´42	0,54	0,18	0,28

На основе полученных данных для обеспечения равномерности полива установлены зависимости для определения рационального расстояния как между поливными трубопроводами L_m, так и между импульсными дождевателями L_d при треугольной схеме их расстановки:

Lm = (1,54 – 0,98 i) R (21)

Ld = (1,78 – 1,26 i) R (22)

где: R - радиус действия импульсного дождевального аппарата, м; i - уклон местности.

Эти формулы получены для уклона поверхности до 0,05 при суточной водоподаче системой синхронного импульсного дождевания до 90 м³/га. Расстояния, определенные по этим формулам, обеспечивают коэффициент эффективного полива не менее 0,7.

Капельное орошение на опытно-производственном участке исследовалось в условиях возделывания винограда. При определении режима водоподачи на винограднике за основу были приняты потребности виноградной лозы во влажности почвы в периоды: до конца цветения, налива ягод и их созревания. По данным института виноградарства в период до конца цветения нижний уровень влажности следует поддерживать на уровне 80 % НВ; в период налива ягод и их созревания он должен быть снижен до 60...70% НВ. Для поддержания такого режима проведение поливов осуществлялось с разовой нормой подачи воды 200...230 л на растение при межполивном периоде 5...7 дней (рисунок 10).

Рисунок 10. Режим орошения виноградника на опытно-производственном участке системой капельного орошения

Анализ результатов определения влажности в период систематических поливов показал, что увлажнение почвы происходило на всю расчетную глубину, а расходование влаги - по всему увлажняемому слою. Переувлажнение в период полива и сильное иссушение наблюдалось преимущественно в слое 0...0,10 м. Последний полив обеспечил повышение влажности до НВ практически на всю глубину увлажнения; эти запасы влаги обеспечивали поддержание влажности почвы на заданном уровне вплоть до начала уборки урожая в третьей декаде сентября. Результаты сбора урожая показали, что средняя урожайность винограда составила 22,0 т/га.

Исследования по определению режима орошения люцерны при синхронном импульсном дождевании проводились на склоновых землях с уклонами 0,1...0,3. Величина суточного водопотребления определялась методом теплового баланса, глубину расчетного слоя приняли равной 1,0 м (С.Д. Лысогоров, 1971). Величина расчетной поливной нормы обеспечивалась за счет регулирования продолжительности паузы между импульсами выплеска воды. На рисунке 11 приведен фактический режим орошения люцерны второго года.